ダクトの摩擦圧力損失

概要

ダクト摩擦圧力損失（主要損失）は、ダクト内を空気が流れることによって生じるエネルギー低下です。乱流状態の亜鉛メッキ鋼製丸型ダクトでは、単位長さあたりの損失は空気流量とダクト直径に依存します。このページでは、標準的な経験式、一般的なダクトサイズの参考データ、および実用的な設計限界について説明します。

主要な数式

ダクト摩擦損失（インペリアル単位）

$\Delta h = 0.109136 \times \frac{q^{1.9}}{d^{5.02}}$

ここで、$\Delta h$ は100フィートあたりのインチ水柱（in.w.g.）、$q$ はcfm単位の空気流量、$d$ はインチ単位のダクト内径です。

流量から空気速度を算出

$v = \frac{q}{A} = \frac{q}{\pi (d/2)^2}$

直径 $d$（インチ）、流量 $q$（cfm）の丸型ダクトの場合、速度（ft/min）は以下の通りです：

$v = \frac{576 \, q}{\pi \, d^2}$

矩形ダクトの等価直径

非丸型ダクトの場合、$d$ を等価直径で置き換えます：

$d_e = 1.30 \times \frac{(a \cdot b)^{0.625}}{(a + b)^{0.25}}$

ここで $a$ と $b$ はインチ単位の辺の寸法です。

変数

摩擦損失参考データ

乱流空気流の亜鉛メッキ鋼製丸型ダクトにおける圧力損失と空気速度。

空気速度計算機

流量とダクトサイズから丸型ダクトの空気速度を推定します。

ヤード・ポンド法単位計算機

元のページにはヤード・ポンド法単位計算機が含まれていました。この移行版では、元の式を使用して、丸型亜鉛メッキ鋼板ダクトの空気流速、100フィートあたりの直線ダクト摩擦損失、および総摩擦損失を計算します。

SI単位計算機

このSI単位計算機は、同じ式を用い、メトリック入力を内部でcfmおよびインチに変換して計算します。

単位変換器

摩擦損失の傾向 — 10インチダクト

以下のチャートは、10インチダクトにおける空気流量の増加に伴って摩擦損失が急激に上昇する様子を示しています。損失は約 $q^{1.9}$ に比例し、そのため空気流量を2倍にすると圧力降下は約4倍になります。

エアダクト - 摩擦損失線図

元の摩擦損失線図はいくつかの丸いダクトサイズをカバーしています。このインタラクティブ版は、一般的なダクト直径に対して摩擦損失を空気流量に対してプロットすることで、同じ意図を保っています。

復元された元のソース表

以下の表は、完全な参考データを保存するため、元のソースページから復元されています。

エアダクト - 主要摩擦ヘッド損失

空気ダクト - 主要摩擦圧力損失、正規化ソース行

ソーステーブルでは、同じダクトサイズ列の下に摩擦圧力損失行と空気速度行が交互に並んでいます。以下の正規化テーブルでは、各空気量に対して1行ずつ同じソース値を保持しています。

オリジナルソース画像

以下のオリジナルソース画像は、視覚的参考資料を失わないように保持されています。画像にチャートや表形式のデータが含まれている場合、抽出された値はページテーブル、計算機、またはインタラクティブチャートで表現されます。残りの画像は視覚的ソース参照として保持されます。

エンジニアリングノート

• 騒音制限。 空気速度は、住宅用途では概ね600–1000 ft/min以下、静かな商業空間では1500 ft/min以下、産業環境でのみ2000+ ft/min以下に保つべきです。これらの制限を超えると、不快な騒音が発生します。
• 乱流の仮定。 上記の経験式は、HVACダクトサイジングに典型的な完全に発達した乱流を想定しています。層流または遷移流には適用されません。
• 材質。 参照データは亜鉛メッキ鋼ダクトに適用されます。フレックスダクト、ライニングダクト、およびガラス繊維ダクトはより高い摩擦係数を持ち、修正が必要です。
• 継手と遷移。 式は主要な（直線ダクト）損失のみをカバーしています。エルボー、ティー、遷移、ダンパー、およびグリルは副次的な損失を追加し、短いダクト走行で支配的になることがよくあります。システム全体の圧力降下は両方を含める必要があります。
• 矩形ダクト。 摩擦損失式を使用する前に、常に等価円形直径に変換してください。過小な矩形ダクトは過大な静圧の一般的な原因です。
• 経済的バランス。 より大きなダクトは摩擦損失（およびファンエネルギー）を低減しますが、材料と設置コストを増加させます。$q^{1.9} / d^{5.02}$ 関係は、ダクト直径の僅かな増加が圧力降下の大きな削減をもたらすことを意味します。

参照

• エンジニアリングツールボックス — 空気ダクト摩擦損失